Mit dem Magnetfinish Verfahren steht seit geraumer Zeit ein Prozess zur Oberflächenbehandlung von Mikrowerkzeugen zur Verfügung. Nun gibt die Firma Magnetfinish Innovationen bekannt, welche die Prozesssicherheit noch einmal signifikant erhöhen und die Anwendbarkeit auf kleinste Geometrien erlauben.
Mit Magnetfinish bruchfrei produzieren
Das Magnetfinish Verfahren ist prädestiniert, die stets vorhandene Bruchgefahr bei Mikrowerkzeugen zu minimieren. Bei frontal auf die Werkzeugachse treffendem Abrasivmaterial entsteht ein maximales Biegemoment, was bei entsprechend kleinen Durchmessern zum Bruch führt. Das ist bei allen gängigen Finish-Verfahren der Fall. Anders bei Magnetfinish. Hier wird der Abrasivstrom so ausgerichtet, dass er sich gleichgerichtet mit der rotierenden Spannut des Werkzeuges bewegt. Das Biegemoment wird dadurch minimiert. Ein weiterer steuerbarer Prozessparameter ist der Abstand des Werkzeuges von der rotierenden Magnetscheibe, an der das magnetabrasive Pulver haftet. Durch eine Vergrößerung des Abstandes von dieser Magnetscheibe kann der Anpressdruck des Abrasiv gegen die Werkzeugachse weiter reduziert werden. Mit dieser kombinierten Anpassung von Prozess-parametern kann ein Bruch des Mikrowerkzeuges auch unter Produktionsbedingungen vermieden werden.
Neue Maschinengeneration mit Optionen für Mikrowerkzeuge
Die oben genannten Prozessparameter, geometrische Positionierung der Werkzeugachse und Bearbeitungsabstand, können in der neuen Maschinengeneration MF 66 in weiten Grenzen gesteuert werden. Grundlage dafür ist die Führung des Werkzeuges durch einen 6-Achs-Roboter. Das Werkzeug kann in allen drei Raumdimensionen ausgerichtet werden. Zusätzlich stehen zwei orthogonale Winkel zur Verfügung, mit deren Hilfe die Werkzeugachse gegenüber der Ebene der rotierenden Magnetscheibe unterschiedlich stark geneigt werden kann. Dadurch gelingt eine gleichmäßige Verrundung der Schneidkanten ebenso wie eine Beeinflussung des K-Faktors.
Der Einrichtvorgang für einen Werkzeugtyp findet natürlich nicht im freien Raum statt. Hierfür wird der Bediener durch einen entsprechenden Dialog in der HMI geführt. Dabei werden werkzeugbezogene Daten, wie Werkzeuggattung (Bohrer, Eckenradiusfräser, etc.) und Geometrie (Durchmesser, Schneidenlänge, etc.) abgefragt. Auf Basis dieser Daten schlägt die Maschine ein Set an Prozessparametern vor. Dieses führt in den meisten Fällen bereits zum gewünschten Ergebnis, kann aber darüber hinaus noch weiter optimiert werden. Sind die finalen Einstellungen gefunden, werden diese untern dem Namenscode des Werkzeugtyps abgespeichert. Für die laufende Produktion muss nur dieser Name aufgerufen werden und die Maschine stellt alle einmal in der Datenbank gespeicherten Werte ein. Spezielle Kenntnisse sind dafür nicht erforderlich.
Jedes Werkzeug wird vor dem Prozess durch ein Lasermikrometer geführt, wo Durchmesser und Länge darauf geprüft werden, ob sie mit den Werten aus der Datenbank übereinstimmen. So wird vermieden, dass durch Fehler bei der Bestückung ein falscher Werkzeugtyp in den Prozess geführt wird. Nach dem Prozess kann diese Prüfung wiederholt werden, wodurch ein etwaiger Bruch festgestellt würde. In beiden Fällen wird das Werkzeug im «Workpiece-Track» entsprechend visuell gekennzeichnet.
Mit dem neuen Abrasiv-Pulver kleinste Strukturen bearbeiten
Um kleinste Strukturen mit dem Abrasiv erreichen zu können, muss dessen Korngröße noch einmal deutlich kleiner sein. Dazu war eine neue Sorte Abrasiv zu entwickeln. Eine einfache Skalierung des bisherigen Abrasiv auf kleinere Durchmesser reichte nicht aus, um die bewährten Prozess-Eigenschaften zu erhalten. Es galt die Magnetisierbarkeit des neuen Abrasiv zu sichern, um dessen Anhaftung an die rotierenden Magnetscheiben beizubehalten. Aber auch die Abrasivität selbst musste soweit erhalten werden, dass die Produktivität des Verfahrens nicht beeinträchtigt wird.
Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Das Diagramm zeigt den Zusammenhang von Kantenverrundung und Prozesszeit mit dem neuen Abrasiv. Der Prozessparameter <Bearbeitungsabstand> führt zu den drei sehr unterschiedlichen Kurven. Wählt man einen großen Bearbeitungsabstand von z.B. 4,5 mm ergibt dies eine besonders softe Arbeitsweise, weil die magnetische Anziehungskraft, die auf die äußeren Schichten des Abrasiv wirkt, entsprechend geringer ist und dieses weicher macht. So zeigt die blaue Kurve die Möglichkeit, in 5 s-Schritten die Kantenverrundung um 0,3 my gezielt und reproduzierbar zu verändern. Diese feine Steuerung ist besonders bei kleinsten Werkzeug-Geometrien gefragt.
Die Firma Magnetfinish GmbH stellt die neue Maschinengeneration MF 66 während der EMO in Hannover auf dem Stand ihrer Partnerfirma Wick AG aus: Halle 11, Stand E89.
